JP4388502B2 - Micro relay - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロリレーに関するものである。 The present invention relates to a micro relay.
従来から、静電駆動型のマイクロリレーに比べて駆動力を大きくできるマイクロリレーとして、電磁石装置の電磁力を利用してアーマチュアを駆動し接点を開閉するようにしたマイクロリレーが知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a microrelay that can increase the driving force compared to an electrostatically driven microrelay, a microrelay that uses an electromagnetic force of an electromagnet device to drive an armature to open and close a contact is known ( For example, see Patent Document 1).
特許文献1に記載されているマイクロリレーは、ガラス基板を加工してなるボディと、電磁石装置と、シリコン基板のような半導体基板を半導体微細加工プロセスにより加工することで形成されるアーマチュアブロックと、ガラス基板を加工してなるカバーとを備える。アーマチュアブロックは矩形枠状のフレーム部と、複数の支持ばねを介してフレーム部に揺動自在に支持されたアーマチュアとを有し、アーマチュアブロックを両側から挟むようにしてフレーム部をボディ及びカバーに陽極接合することでマイクロリレーが構成されている。ここで、陽極接合とは重ね合わせた基板を加熱してガラス側を軟化させると同時にシリコン側を陽極として両者の間に高電圧を印加することで電気的二重層を発生させ、静電引力により基板同士を接合する接合方法であって、可動イオンを含むガラスとシリコン基板を密着接合する方法として一般的に用いられている。
ところで、上記従来のマイクロリレーにおける可動接点及び固定接点は、一般的な接点材料(例えば、金、ニッケル、銅、クロムなどの合金)で形成されていたが、アーマチュアブロックとボディ及びカバーとの陽極接合時に加熱(通常は400℃以上)されることで両接点の接触面が酸化してしまい、電気抵抗が増大してしまうという問題があった。 By the way, although the movable contact and the fixed contact in the conventional micro relay are formed of a general contact material (for example, an alloy such as gold, nickel, copper, chromium, etc.), the anode of the armature block, the body and the cover. Heating at the time of joining (usually 400 ° C. or higher) oxidizes the contact surfaces of both contacts, resulting in an increase in electrical resistance.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、製造時や使用時に高温環境に置かれても可動接点並びに固定接点の電気抵抗の増大を抑えることができるマイクロリレーを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a micro relay capable of suppressing an increase in electric resistance of a movable contact and a fixed contact even when placed in a high temperature environment at the time of manufacture or use.
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、コイルへの励磁電流に応じて電磁力を発生する電磁石装置と、電磁石装置を収納する収納部が設けられ且つ厚み方向の一表面側に固定接点が設けられたボディと、ボディの前記一表面側に揺動自在に設けられ、電磁石装置の電磁力によって揺動するアーマチュアと、アーマチュアが揺動した際に固定接点と接離する可動接点とを備え、製造プロセスにおいて、可動接点が固着される可動接点基台部と可動接点との界面にクロムを介在させ、加熱することによって可動接点の可動接点基台部との界面近傍の部位にクロムを含有させており、可動接点並びに固定接点は、少なくとも相手方との接触面を含む先端部が金と銀の元素数の比率を1対3と1対2と3対5とから選択される比率とした金と銀の合金で形成され、且つ何れか一方の接点における前記先端部に白金族元素を含有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2の発明は、上記目的を達成するために、コイルへの励磁電流に応じて電磁力を発生する電磁石装置と、電磁石装置を収納する収納部が設けられ且つ厚み方向の一表面側に固定接点が設けられたボディと、ボディの前記一表面側に揺動自在に設けられ、電磁石装置の電磁力によって揺動するアーマチュアと、アーマチュアが揺動した際に固定接点と接離する可動接点とを備え、製造プロセスにおいて、可動接点が固着される可動接点基台部と可動接点との界面にクロムを介在させ、加熱することによって可動接点の可動接点基台部との界面近傍の部位にクロムを含有させており、可動接点並びに固定接点は、少なくとも相手方との接触面を含む先端部が金と銀の元素数の比率を1対3と1対2と3対5とから選択される比率とした金と銀の合金で形成され、且つ何れか一方の接点における前記先端部にコバルトを含有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項3の発明は、上記目的を達成するために、コイルへの励磁電流に応じて電磁力を発生する電磁石装置と、電磁石装置を収納する収納部が設けられ且つ厚み方向の一表面側に固定接点が設けられたボディと、ボディの前記一表面側に揺動自在に設けられ、電磁石装置の電磁力によって揺動するアーマチュアと、アーマチュアが揺動した際に固定接点と接離する可動接点とを備え、製造プロセスにおいて、可動接点が固着される可動接点基台部と可動接点との界面にクロムを介在させ、加熱することによって可動接点の可動接点基台部との界面近傍の部位にクロムを含有させており、可動接点並びに固定接点は、少なくとも相手方との接触面を含む先端部が金と銀の元素数の比率を1対3と1対2と3対5とから選択される比率とした金と銀の合金で形成され、且つ両接点の前記先端部における金と銀の成分比率が互いに異なることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
本発明によれば、金と銀の元素数の比率を1対3と1対2と3対5とから選択される比率とした金と銀の合金からなる可動接点並びに固定接点の接触面は酸化し難いため、製造時や使用時に高温環境に置かれても可動接点並びに固定接点の電気抵抗の増大を抑えることができ、しかも、可動接点又は固定接点の一方の先端部に白金族元素やコバルトを含有するか、あるいは両接点の前記先端部における金と銀の成分比率を互いに異ならせることにより、電気抵抗を低く保ったままで可動接点と固定接点の接離に伴う接点材料の転移とそれによって生じる接触不良が防止できる。 According to the present invention, the contact surfaces of the movable contact and the fixed contact made of an alloy of gold and silver with the ratio of the number of elements of gold and silver selected from 1: 3, 1: 2, and 3: 5 are: Because it is difficult to oxidize, it is possible to suppress an increase in the electric resistance of the movable contact and the fixed contact even when placed in a high temperature environment at the time of manufacture and use. By changing the component ratio of gold and silver at the tips of the two contacts to be different from each other by containing cobalt, the transfer of the contact material accompanying the contact / separation of the movable contact and the fixed contact while keeping the electric resistance low, and that It is possible to prevent contact failure caused by.
以下、図1〜図9を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
本実施形態のマイクロリレーは、シリコン基板をマイクロマシニング技術により加工して形成されるアーマチュア30、アーマチュア30により変位可能な可動接点39、可動接点39と接離する固定接点14を、ボディ1とカバー4とアーマチュアブロック3で構成される密閉空間に収納し、電磁石装置2の電磁力でアーマチュア30を駆動するものである。ボディ1は矩形板状のガラス基板からなり、厚み方向の一面側において長手方向の両端部それぞれに各一対の固定接点14が設けられている。アーマチュアブロック3は、ボディ1の上記一表面側に固着される枠状(矩形枠状)のフレーム部31と、フレーム部31の内側に配置されて4本の支持ばね部32を介してフレーム部31に揺動自在に支持され、電磁石装置2が発生する電磁力により駆動されるアーマチュア30と、アーマチュア30にそれぞれ2本の接圧ばね部35を介して支持されそれぞれ可動接点39が設けられた2つの可動接点基台部34とを有する。また、カバー4は矩形板状のガラス基板からなり、アーマチュアブロック3におけるボディ1とは反対側で周部がフレーム部31に固着される。
The microrelay of this embodiment includes an
電磁石装置2はヨーク20に巻回されたコイル22,22への励磁電流に応じて磁束を発生するものである。ヨーク20は、2つのコイル22,22が直接巻回される細長の矩形板状のコイル巻回部20aと、コイル巻回部20aの長手方向の両端部それぞれからアーマチュア30に近づく向きに延設されコイル22,22への励磁電流に応じて互いの先端面が異極に励磁される一対の脚片20b,20bと、ヨーク20の両脚片20b,20bの間でコイル巻回部20aの長手方向の中央部に重ねて配置された矩形板状の永久磁石21と、細長の矩形板状であってヨーク20のコイル巻回部20aにおける永久磁石21との対向面とは反対側でコイル巻回部20aと直交するようにコイル巻回部20aに固着されるプリント基板23とを備えている。なお、ヨーク20は、電磁軟鉄などの鉄板を曲げ加工あるいは鋳造加工することにより形成されており、両脚片20b,20bの断面が矩形状に形成されている。
The
永久磁石21は、コイル巻回部20aとの重ね方向(厚み方向)の両面それぞれの磁極面が異極に着磁されており、一方の磁極面がヨーク20のコイル巻回部20aに当接し、他方の磁極面がヨーク20の両脚片20b,20bの先端面と同一平面上に位置するように厚み寸法を設定してある。
The
また、各コイル22,22はそれぞれ、永久磁石21とヨーク20の脚片20b,20bとによって長軸方向(つまり、コイル巻回部20aの長手方向)への移動が規制される。プリント基板23は、絶縁基板23aの一表面における長手方向の両端部に導電パターン23bが形成されており、各導電パターン23bにおいて円形状に形成された部位が外部接続用電極を構成し、矩形状に形成された部位がコイル接続部を構成している。ここにおいて、コイル接続部には、コイル22,22の端末が接続されるが、コイル22,22は、外部接続用電極間に電源を接続してコイル22,22へ励磁電流を流したときにヨーク20の両脚片20b,20bの先端面が互いに異なる磁極となるように接続されている。なお、各導電パターン23bにおける外部接続用電極には、導電性材料(例えば、Au,Ag,Cu,半田など)からなるバンプ24が適宜固着されるが、バンプ24を固着する代わりに、ボンディングワイヤをボンディングしてもよい。
Further, the movement of the
ボディ1は耐熱ガラスにより形成されており、外周形状が矩形状であって、中央部には厚み方向に貫通し電磁石装置2を収納する収納孔16が貫設され、四隅の各近傍と長手方向両端部の中央付近には厚み方向に貫通するスルーホール10が貫設されている。また、ボディ1の厚み方向の両面であって各スルーホール10それぞれの周縁にはランド12が形成されている。ここに、ボディ1の厚み方向において重なるランド12同士はスルーホール10の内周面を導電性材料(例えば、Cu,Cr,Ti,Pt,Co,Ni,Au,あるいはこれらの合金など)でめっきしてなるめっき層10aにより電気的に接続されている。また、ボディ1の厚み方向の他表面側の各ランド12にはバンプ13が適宜固着されており、バンプ13をランド12に固着することによって、ボディ1の上記他表面側ではスルーホール10の開口面がバンプ13により覆われる。スルーホール10の開口面は円形状であって、ボディ1の上記一表面には、それぞれスルーホール10の開口面を閉塞する導電パターン18が設けられている。
The
また、上述の各一対の固定接点14は、ボディ1の長手方向の両端部においてボディ1の短手方向に離間して形成された2つのスルーホール10の間で上記短手方向に並設されており、上記短手方向両端のスルーホール10の周縁に形成されたランド12と導電パターン18を介して電気的に接続されている。さらに、ボディ1の長手方向両端部における固定接点14の近傍には、上記短手方向に沿った幅細形状であって中央のスルーホール10の周縁に形成されたランド12と接続された接地用導電パターン18’が設けられており、中央のスルーホール10も接地用導電パターン18’によって閉塞されている。
Further, each of the pair of
また、収納孔16の開口面は十字状であって、ボディ1の上記一表面側には、収納孔16を閉塞するシリコン薄膜からなる蓋体17が固着されている。すなわち、電磁石装置2は、ヨーク20の両脚片20b,20cの各先端面が蓋体17と対向する形で収納孔16に挿入される。なお、本実施形態では、収納孔16の内周面と蓋体17とで囲まれる空間が電磁石装置2を収納する収納部を構成しており、電磁石装置2は、永久磁石21がボディ1の厚み寸法内でアーマチュア30とヨーク20とにより形成される磁路中に設けられ、プリント基板23における絶縁基板23aの表面がボディ1の上記他表面と略面一となっている。
The opening surface of the
アーマチュアブロック3は、シリコン基板からなる半導体基板を半導体微細加工プロセスにより加工することによって、上述の矩形枠状のフレーム部31と、上述の4本の支持ばね部32と、フレーム部31の内側に配置されアーマチュア30の一部を構成する矩形板状の可動基台部30aと、上述の4本の接圧ばね35と、上述の2つの可動接点基台部34とを形成してあり、可動基台部30aと、可動基台部30aにおけるボディ1との対向面に固着された磁性体(例えば、軟鉄、電磁ステンレス、パーマロイなど)からなる矩形板状の磁性体部30bとでアーマチュア30を構成している。したがって、アーマチュア30が4本の支持ばね部32を介してフレーム部31に揺動自在に支持されている。なお、可動基台部30aはフレーム部31よりも薄肉であり、アーマチュア30の厚み寸法は、アーマチュアブロック3とボディ1とを固着した状態においてアーマチュア30の磁性体部30bと蓋体17との間に所定のギャップが形成されるように設定されている。
The
上述の支持ばね部32は、可動基台部30aの短手方向の両側面側で可動基台部30aの長手方向に離間して2箇所に形成されている。各支持ばね部32は、一端部がフレーム部31に連続一体に連結され他端部が可動基台部30aに連続一体に連結されている。なお、各支持ばね部32は、平面形状において上記一端部と上記他端部との間の部位を同一面内で蛇行した形状に形成することにより長さ寸法を長くしてあり、アーマチュア30が揺動する際に各支持ばね部32にかかる応力を分散させることができ、各支持ばね部32が破損するのを防止することができる。
The above-described
また、可動基台部30aは、短手方向の両側縁の中央部から矩形状の突片36が連続一体に延設され、フレーム部31の内周面において突片36に対応する部位からも矩形状の突片37が連続一体に延設されている。すなわち、可動基台部30aから延設された突片36とフレーム部31から延設された突片37とは互いの先端面同士が対向している。ここに、可動基台部30aから延設された各突片36の先端面には凸部36aが形成されており、フレーム部31から延設された各突片37の先端面には、凸部36aが入り込む凹部37aが形成されている。したがって、凸部36aが凹部37aの内周面に当接することでフレーム部31の厚み方向に直交する面内におけるアーマチュア30の移動が規制される。なお、アーマチュア30の同一の側縁側に配設される2つの支持ばね部32は、突片36の両側に位置している。
In addition, the
また各突片36におけるボディ1との対向面には支点突起40がそれぞれ突設されており、これら一対の支点突起40を設けることでアーマチュア30の揺動動作をより安定させることができる。なお、ボディ1に当接する支点突起40の先端部には、摩耗や割れあるいは欠けなどを低減するために、金属薄膜からなる保護膜41が形成されている。
Further,
また、アーマチュアブロック3は、アーマチュア30の長手方向においてアーマチュア30の両端部とフレーム部31との間にそれぞれ可動接点基台部34が配置されており、各可動接点基台部34におけるボディ1との対向面に導電性材料からなる可動接点39が固着されている。ここに、可動接点基台部34は上述の2本の接圧ばね部35を介して可動基台部30aに支持されている。なお、可動基台部30aは上述のように矩形板状に形成されており、磁性体部30bの変位量を制限するストッパ部33が四隅それぞれから連続一体に延設されており、接圧ばね部35の平面形状は、ストッパ部33の外周縁の3辺に沿ったコ字状に形成されている。このストッパ部33は、ボディ1の上記一表面と接触することにより磁性体部30bの変位量を制限する。なお、アーマチュアブロック3は、上述の説明から分かるように、フレーム部31、可動基台部30a、支持ばね部32、可動接点保持部34、接圧ばね部35が上述の半導体基板の一部により構成されている。また、カバー4は耐熱ガラスにより構成されており、アーマチュアブロック3との対向面にアーマチュア30の揺動空間を確保する凹所(図示せず)が形成されている。
The
次に、本実施形態のマイクロリレーの製造方法について簡単に説明する。 Next, a method for manufacturing the micro relay of this embodiment will be briefly described.
本実施形態のマイクロリレーの製造にあたっては、半導体基板たるシリコン基板をリソグラフィ技術、エッチング技術などの半導体微細加工プロセス(マイクロマシンニング技術)により加工してフレーム部31、支持ばね部32、接圧ばね部35、可動接点基台部34、アーマチュア30の一部を構成する可動基台部30aを形成した後で可動基台部30aにおいてボディ1側となる一面に磁性体からなる磁性体部30bを固着し且つ可動接点基台部34に可動接点39を固着することでアーマチュアブロック3を形成するアーマチュアブロック形成工程と、アーマチュアブロック形成工程にて形成したアーマチュアブロック3とボディ1およびカバー4を陽極接合により固着することでボディ1とカバー4とアーマチュアブロック3のフレーム部31とで囲まれる空間を密封する密封工程と、密封工程の後でボディ1の収納部に電磁石装置2を収納してボディ1に固定する電磁石装置配設工程とを備えている。
In manufacturing the microrelay of this embodiment, a silicon substrate as a semiconductor substrate is processed by a semiconductor micromachining process (micromachining technology) such as a lithography technique and an etching technique to form a
ここにおいて、ボディ1の形成にあたっては、ボディ1となるガラス基板において収納部に対応する部位に厚み方向に貫通する収納孔16を形成するとともにガラス基板の四隅近傍並びに長手方向両端部の中央に厚み方向に貫通するスルーホール10を形成した後、ボディ1の一表面側に導電材料を部分的にめっきすることでランド12、固定接点14、導電パターン18,18’、めっき層10aを一体に形成してから、上記ガラス基板において固定接点14を設けた側の表面に収納孔16を覆う薄膜(例えば、シリコン薄膜、ガラス薄膜など)を固着し、当該薄膜をパターニングすることによって収納孔16の開口面を閉塞する蓋体17を形成すればよい。なお、収納孔16はエッチング法やサンドブラスト法などにより形成すればよい。
Here, in forming the
また、カバー4の形成にあたっては、カバー4となるガラス基板においてエッチング法やサンドブラスト法などにより凹所を形成すればよい。そして、アーマチュアブロック3のフレーム部31にボディ1及びカバー4を陽極接合することでボディ1とカバー4とフレーム部31とで構成される空間を密閉すれば、本実施形態のマイクロリレーが完成する。
In forming the
以下、本実施形態のマイクロリレーの動作について説明する。 Hereinafter, the operation of the micro relay of this embodiment will be described.
本実施形態のマイクロリレーでは、コイル22,22への通電が行われると、磁化の向きに応じて磁性体部30bの長手方向の一端部がヨーク20の一方の脚片20bに吸引されてアーマチュア30が揺動しアーマチュア30の一端側の可動接点基台部34に固着された可動接点39が対向する一対の固定接点14,14に所定の接点圧で接触する。この状態で通電を停止しても、永久磁石21の発生する磁束により、吸引力が維持され、そのままの状態が保持される。
In the micro relay of this embodiment, when the
また、コイル22,22への通電方向を逆向きにすると、アーマチュア30の磁性体部30bがヨーク20の他方の脚片20bに吸引されてアーマチュア30が揺動しアーマチュア30の他端側の可動接点基台部34に保持された可動接点39が対向する一対の固定接点14,14に所定の接点圧で接触する。この状態で通電を停止しても、永久磁石21の発生する磁束により、吸引力が維持され、そのままの状態が保持される。
Further, when the energization direction to the
次に、本発明の要旨である固定接点14並びに可動接点39の構造について説明する。本実施形態における固定接点14は、図1(b)に示すように少なくとも可動接点39との接触面(図1(a)における上面)を含む全体が金と銀の合金で形成されている。ここで、リレーに用いられる一般的な接点の構造は、例えば、図7(a)に示すように接触面(図中の上面)から順に金、ニッケル、銅、クロムの各金属を積層したような構造となっているが、既に説明したように本発明に係るマイクロリレーではアーマチュアブロック3のフレーム部31にカバー4を陽極接合する際にリフロー炉の温度(おおよそ200℃)よりも十分に高い高温環境(例えば、400℃)に長時間(例えば、1時間)晒されることから、加熱によって各金属が拡散し且つ酸化され、図7(b)に示すように接触面から順に酸化ニッケル−酸化銅−金の合金、銅−金の合金、銅−クロムの合金を積層したような構造となり、接点の電気抵抗が増大して導通不良などの不具合が生じる虞がある。
Next, the structure of the fixed
そこで本発明者らは、製造プロセスや使用状態で高温環境に長時間晒された場合でも接点抵抗の増大による導通不良などが起こらない接点材料を種々検討し、少なくとも接触面を含む固定接点14の先端部分を金と銀の合金で形成すれば、上述の導通不良などの不具合の発生が防止できることを見いだした。すなわち、図1(a)に示すようにボディ1に銀14aと金14bを順に固着し、上記高温環境による加熱後に金−銀の合金からなる固定接点14が形成されるようにしている。
Therefore, the present inventors have studied various contact materials that do not cause poor conduction due to an increase in contact resistance even when exposed to a high temperature environment for a long time in the manufacturing process or use state, and at least the
一方、可動接点39についても固定接点14と事情は同じであるから、本来ならば固定接点14と同一構造、すなわち、少なくとも固定接点14と接触する先端部分を金と銀の合金で形成することが望ましい。しかしながら、固定接点14と可動接点39の接触面の接点材料が同一であると、固定接点14と可動接点39が接離を繰り返すうちに両者の間で接点材料の金属が転移して接触不良を起こす可能性がある。
On the other hand, since the situation of the
そこで本実施形態では、固定接点14との接触面を含む可動接点39の先端部に金及び銀以外の金属、例えば、白金を含有させて金−銀−白金の合金で可動接点39の先端部を形成することにより、可動接点39の電気抵抗を増大させずに固定接点14との接離に伴う金属の転移を防止している。具体的には、図1(a)に示すようにシリコン基板(可動接点基台部34)に銀39aと白金39cと金39bを順に固着し、上記高温環境による加熱後に先端部が金−銀−白金の合金39dからなり、他の部分が白金39c、金−銀−白金の合金39d、金−銀の合金39eからなる可動接点39が形成されるようにしている。また白金は酸化しにくく、酸化しやすい金属の拡散を防止する効果もあるため、可動接点39内で取り得る成分比率の範囲が広くなり、厳密な製造プロセスの管理を必要としないという利点がある。なお、可動接点39の先端部に含有すべき金属は白金に限定されるものではなく、他の白金族元素(特にロジウム又はパラジウム)であっても構わない。
Therefore, in the present embodiment, the tip of the
ここで、図8(a)に示すように加熱前において可動接点基台部34との界面にクロム39fを介在させ、図8(b)に示すように加熱後において可動接点39の可動接点基台部34との界面近傍の部位にクロム39fを含有させれば、クロムが金や銀に比較してシリコンなどの半導体との密着性に優れることから、可動接点基台部34と可動接点39との密着性を高めることができる。
Here, as shown in FIG. 8 (a),
ところで、本発明者らの実験結果によれば、固定接点14並びに可動接点39の先端部における金と銀の成分比率が4対1(Au:Ag≒4:1)となるとき、加熱後の先端部には金−銀の合金と同時に可動接点基台部34との界面からクロム39fが拡散し且つ接触面でそれらが酸化することが確認された。一方、金と銀の成分比率が1対3(Au:Ag≒1:3)、1対2(Au:Ag≒1:2)、あるいは3対5(Au:Ag≒3:5)となるときは、先端部へのクロムやチタンの拡散及びそれらの酸化が見られないことが確認されたので、固定接点14及び可動接点39の接触面を含む先端部における金と銀の成分比率は金の方が銀よりも少ないことが望ましい。但し、成分比率が1対3の場合に比較して、成分比率が1対2又は3対5の場合の方が固定接点14及び可動接点39の接触抵抗が小さくなることが本発明者らの実験によって確認されている。なお、「成分比率」は重量比率ではなく、元素数の比率(いわゆる原子パーセント)である。
By the way, according to the experiment results of the present inventors, when the component ratio of gold and silver at the tips of the fixed
ここで、本発明者らの実験結果によると固定接点14並びに可動接点39の厚みdを1.0μm乃至50μmの範囲とすることが望ましい。すなわち、固定接点14及び可動接点39の抵抗値が目標値(例えば、100mΩ)よりも大きくならず、且つガラス基板(ボディ1)又はシリコン基板(可動接点基台部34)から不純物の拡散も発生しないためには、厚みdの下限値を1.0μm以上とし、固定接点14及び可動接点39を形成する金属材料(金、銀、白金、クロム)の成膜応力及び製造プロセスにおける熱応力に対して固定接点14及び可動接点39が基材(ボディ1又は可動接点基台部34)との密着力を保つためには、厚みdの上限値を50μm以下とすればよい。但し、マイクロリレーの寸法設計や製造プロセス設計を考慮した最適な例においては、固定接点14及び可動接点39の厚みdを2.5μm〜20μmの範囲に設定することが望ましい。
Here, according to the experiment results of the present inventors, it is desirable that the thickness d of the fixed
なお、上述の説明では固定接点14を金−銀の合金で形成し、可動接点39の先端部を金−銀−白金の合金で形成しているが、可動接点39を金−銀の合金で形成し、固定接点14の先端部を金−銀−白金の合金で形成しても同様の効果が得られることは言うまでもない。また、可動接点39の先端部に含有する金属は白金に限定されるものではなく、他の金属、例えばコバルトであってもよい。具体的には、図9(a)に示すように可動接点基台部34にクロム39f、金39b、銀39a、金39b、コバルトを含有する金39b’を順に固着し、上記高温環境による加熱後に先端部が金−銀−コバルトの合金39gからなり、他の部分が金−銀の合金39e及びクロム39fからなる可動接点39が形成されるようにすればよい。またコバルトを含む合金は含まない合金に比べて硬度が高くなることからも金属の転移防止が図れる。但し、多量のコバルトを含有するとコバルトの酸化膜が可動接点39の接触抵抗を増大させる虞があるため、先端部における金−銀−コバルトの合金におけるコバルトの含有率は10%(原子パーセント)以下が望ましい。
In the above description, the fixed
また、金−銀の合金からなる先端部に白金やコバルトなどの金属を含有する代わりに、固定接点14の先端部における金−銀の合金の成分比率と可動接点39の先端部における金−銀の合金の成分比率とを互いに異ならせれば、可動接点39及び固定接点14の電気抵抗の増大を防ぎつつ金属の転移が防止できる。ここで、上述のように単体金属を積層した後の加熱による固溶体として可動接点39及び固定接点14を形成する場合を一例にとると、金−銀の合金における金と銀の成分比率は、積層する金の層と銀の層の厚みの比率や、各層の厚みの絶対値、印加される熱量等によって決まるため、それらのパラメータを制御することで可動接点39及び固定接点14の先端部における金と銀の成分比率を調整することが可能である。
Further, instead of containing a metal such as platinum or cobalt at the tip part made of a gold-silver alloy, the component ratio of the gold-silver alloy at the tip part of the fixed
なお、本発明者らの実験結果によれば、可動接点39の先端部における金と銀の成分比率が1対2(Au:Ag≒1:2)、固定接点14の先端部における金と銀の成分比率が3対5(Au:Ag≒3:5)となるとき、固定接点14と可動接点39の1億回の接離後においても両者の間で金属の転移による接触不良が生じないことが確認されている。但し、上記成分比率は一例であって、固定接点14の先端部と可動接点39の先端部の金と銀の成分比率が互いに異なっていれば、金属の転移による接触不良が防止できる。
According to the results of experiments conducted by the present inventors, the gold / silver component ratio at the tip of the
1 ボディ
14 固定接点
14a 銀
14b 金
34 可動接点基台部
39 可動接点
39a 銀
39b 金
39c 白金
39d 金−銀−白金の合金
1
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